DE102006026945A1 - Computer tomographic imaging method, involves irradiating object to be examined with polychromatic X ray and calculating location-dependent spectral absorption coefficient of object by reconstruction algorithm on basis of projection images - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein computertomographisches Bildaufnahmeverfahren sowie auf einen nach diesem Verfahren arbeitenden Computertomographen, insbesondere zur Anwendung im Bereich der Medizintechnik. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Bestimmung der ortsabhängigen Konzentration einer Anzahl vorgegebener Stoffe in einem Untersuchungsobjekt, das das Ergebnis des vorstehend genannten Bildaufnahmeverfahrens als Eingangsgröße heranzieht.The The invention relates to a computed tomographic image acquisition method as well as a computer tomograph working according to this method, in particular for use in the field of medical technology. The invention further relates to a method for determining the location-dependent concentration a number of predetermined substances in a study object, the the result of the aforementioned image recording method as Input quantity.
In der herkömmlichen Computertomographie werden unter Bestrahlung eines Untersuchungsobjekts mit Röntgenstrahlung mittels eines Röntgendetektors Projektionsbilder entlang verschiedener Projektionsvektoren aufgenommen. Jedes Projektionsbild gibt eine Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung wieder, die entlang des zugehörigen Projektionsvektors durch das Untersuchungsobjekt transmittiert und dabei mehr oder weniger abgeschwächt wird. Die während einer Untersuchung von dem Untersuchungsobjekt aufgenommenen Projektionsbilder werden zusammenfassend auch als Sinogramm bezeichnet.In the conventional one Computed tomography are under irradiation of an examination subject with X-rays by means of an X-ray detector Projection images taken along different projection vectors. Each projection image gives an intensity distribution of the X-radiation again, along the associated Projection vector transmitted through the object to be examined and this is more or less mitigated. The while an examination of the examination object taken projection images are collectively referred to as sinogram.
Mittels Rekonstruktion (oder Rückprojektion) wird dann numerisch aus dem Sinogramm der ortsabhängige (Röntgen-)Schwächungskoeffizient des Untersuchungsobjekts innerhalb der von den Projektionsvektoren aufgespannten Fläche berechnet. Aus der Ortsabhängigkeit des Schwächungskoeffizienten im Untersuchungsobjekt ergibt sich hierbei ein Kontrast, der innere Strukturen des Untersuchungsobjekts als Funktion des Raumes r (der Unterstrich bezeichnet hierbei die vektorielle Eigenschaft jedes Raumpunktes) bildhaft wiedergibt. Diese Bildinformation wird als Tomogramm bezeichnet.By means of reconstruction (or back projection), the location-dependent (X-ray) attenuation coefficient of the examination subject within the area spanned by the projection vectors is calculated numerically from the sinogram. The spatial dependence of the attenuation coefficient in the examination object results in a contrast which visually reproduces internal structures of the examination object as a function of the space r (the underscore denotes the vectorial property of each spatial point). This image information is called a tomogram.
In der medizintechnischen Anwendung handelt es sich bei dem Untersuchungsobjekt um den Körper eines Patienten oder einen Teil davon.In the medical technology application is the object under investigation around the body a patient or part of it.
Zur Aufnahme der Projektionsbilder wird üblicherweise polychromatische Röntgenstrahlung verwendet, zumal gewöhnliche Röntgenröhren von Haus polychromatisch abstrahlen. Als polychromatische Röntgenstrahlung wird Röntgenstrahlung bezeichnet, die verschiedene Frequenzanteile mit der durch ein mehr oder weniger breites Spektrum vorgegebenen Häufigkeit enthält. Anstelle der Röntgenfrequenz ν wird im Rahmen dieser Anmeldung auch auf die Quantenenergie E der Röntgenstrahlung Bezug genommen. Diese Größen sind zueinander äquivalent und können durch die bekannte physikalische Umrechnungsvorschrift E = h·ν ineinander konvertiert werden. Der Buchstabe h steht hierbei für die Plancksche Konstante.to Recording the projection images is usually polychromatic X-rays used, especially ordinary X-ray tubes of house emit polychromatically. As polychromatic X-ray becomes x-ray radiation denoting the different frequency components with the one by one more or less broad spectrum predetermined frequency contains. Instead of the x - ray frequency ν is in For the purposes of this application also to the quantum energy E of the X-ray radiation Referenced. These sizes are equivalent to each other and can by the known physical conversion rule E = h · ν into each other be converted. The letter h stands for the Plancksche Constant.
Die üblicherweise verwendeten Röntgendetektoren sind unempfindlich für die unterschiedliche Quantenenergie der Röntgenstrahlung. Die Projektionsbilder enthalten somit lediglich eine Information über die unter einem bestimmten Projektionsvektor an jedem Bildpunkt des Detektors auftreffende Gesamtstrahlung. Bedingt durch das Messprinzip wird aber über die Quantenenergie dieser Strahlung gemittelt. Bei der anschließenden Rekonstruktion wird aus diesen Projektionsbildern ein Schwächungskoeffizient μ(r) abgeleitet, der zwar ortsaufgelöst eine Zuordnung eines Schwächungswerts zu einem Raumpunkt der Untersuchungsobjekts zulässt, der aber ebenfalls über die Quantenenergie der Röntgenstrahlung integriert ist.The commonly used X-ray detectors are insensitive to the different quantum energy of the X-radiation. The projection images thus only contain information about the total radiation incident on a particular projection vector at each pixel of the detector. Due to the measuring principle, however, the quantum energy of this radiation is averaged. During the subsequent reconstruction, a weakening coefficient μ ( r ) is derived from these projection images, which, although spatially resolved, allows an attenuation value to be assigned to a spatial point of the examination object, which is likewise integrated via the quantum energy of the x-ray radiation.
Tatsächlich hängt aber die Röntgenabschwächung verschiedener Körperstoffe in unterschiedlicher Weise von der Quantenenergie ab. Der energiegemittelte Schwächungskoeffizient μ(r) ist somit eine generische Größe, die die tatsächliche Röntgenabschwächung in einem Patientenkörper mehr oder weniger stark verfälscht wiedergibt. Die integrierende Eigenschaft der herkömmlichen Computertomographie führt insbesondere bei dichten Absorbern, wie Knochen oder Metall, zu Artefakten (z.B. dem sogenannten Beam-Hardening), die die Verwendbarkeit des resultierenden Tomogramms beeinträchtigen.In fact, however, the X-ray attenuation of various body substances depends in different ways on the quantum energy. The energy-averaged attenuation coefficient μ ( r ) is thus a generic quantity that more or less falsifies the actual X-ray attenuation in a patient's body. The integrating property of conventional computed tomography leads in particular to dense absorbers, such as bone or metal, to artifacts (eg the so-called beam hardening), which impair the usability of the resulting tomogram.
Die herkömmliche Computertomographie hat zudem nur eine begrenzte Kontrastauflösung, die die Unterscheidung von verschiedenartigen Weichteilgeweben (z.B. Lebergewebe, weiße und graue Gehirnmasse usw.) mitunter erheblich erschwert oder unmöglich macht.The conventional Computed tomography also has only a limited contrast resolution that the Differentiation of various soft tissues (e.g., liver tissue, white and gray brain mass, etc.) sometimes makes it difficult or impossible.
Zur Lösung dieser Probleme werden Computertomographen angeboten, bei denen die Röhrenspannung der Röntgenquelle, und hierüber die Spektralverteilung der emittierten Röntgenstrahlung einstellbar ist. Bei solchen Geräten werden die Projektionsbilder mehrfach mit jeweils verschieden chromatischer Röntgenstrahlung aufgenommen. In einer alternativen Ausführung eines solchen Geräts werden zwei zueinander gekreuzte Bildsysteme mit jeweils einer Röntgenquelle und einem Detektor eingesetzt, wobei die Röntgenquellen der beiden Bildsysteme mit unterschiedlicher Röhrenspannung betrieben werden und dementsprechend wiederum eine verschieden chromatische Röntgenstrahlung emittieren. Jedoch wird auch bei diesen Verfahren für jede der beiden Röntgen-Spektralverteilungen das zugehörige Sinogramm energiegemittelt aufgenommen.to solution These problems are offered by CT scanners in which the tube voltage the X-ray source, and over here the spectral distribution of the emitted X-ray radiation adjustable is. With such devices become the projection images several times, each with different chromatic X-rays added. In an alternative embodiment of such a device two mutually crossed image systems each with an X-ray source and a detector used, wherein the X-ray sources of the two image systems with different tube voltage be operated and, accordingly, turn a different chromatic X-rays emit. However, even with these methods for each of the both X-ray spectral distributions the associated Sinogram energy-averaged recorded.
Vor oder im Zuge der Rekonstruktion werden diese Sinogramme dann mittels Korrekturalgorithmen, insbesondere Basismaterialzerlegung oder Rho-Z-Projektion, derart verknüpft, dass die vorstehend genannten Artefakte zumindest abgeschwächt werden. Ein Beispiel eines solchen Korrekturalgorithmus ist in A. Macovski, et al., "Energy Dependend Reconstruction in X-ray Computerized Tomography", Comp. Biol. Med. 6(4): 325-336 (1976) beschrieben.Before or in the course of the reconstruction, these sinograms are then linked by means of correction algorithms, in particular base material decomposition or Rho-Z projection, in such a way that the abovementioned artifacts are at least attenuated become. An example of such a correction algorithm is described in A. Macovski, et al., Energy Dependent Reconstruction in X-ray Computerized Tomography, Comp. Biol. Med. 6 (4): 325-336 (1976).
Alternativ
hierzu werden derzeit energieselektive Detektoren für die Computertomographie
entwickelt, die die transmittierte Röntgenstrahlung in jedem Bildpunkt
selektiv nach Maßgabe
einer Anzahl vorgegebener Energiekanäle detektieren. Ein direkt wandelnder
energiesensitiver Detektor ist beispielsweise aus der
Ein
Verfahren zur ortsaufgelösten
Bestimmung der Elementkonzentration in Untersuchungsobjekten ist
ferner aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vor dem vorstehend beschriebenen Hintergrund verbessertes computertomographisches Bildaufnahmeverfahren sowie einen geeigneten Computertomograph zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, aufbauend auf dem Bildaufnahmeverfahren ein einfaches und präzises Verfahren zur Ermittlung der Konzentration einer Anzahl vorgegebener Stoffe in einem Untersuchungsobjekt anzugeben.Of the Invention is based on the object, one before the above Background improved computer tomographic image acquisition method and a suitable computer tomograph for performing this Specify method. The invention is still the task based on the image recording method a simple and precise Method for determining the concentration of a number of predetermined Specify substances in a test object.
Bezüglich des Bildaufnahmeverfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Erfindung geht von einem computertomographischen Verfahren aus, bei dem die transmittierte Röntgenstrahlung energieaufgelöst detektiert wird. Erfindungsgemäß wird das resultierende Sinogramm in Gruppen von quasi-monoenergetischen Projektionsbildern gegliedert, die also quasi ausschließlich auf Röntgenstrahlung einer gemeinsamen Quantenenergie zurückgehen. Als quasi-monoenergetisch wird Strahlung mit Quantenenergie innerhalb eines Energieintervalls bezeichnet, innerhalb des sen der spektrale Schwächungskoeffizient von Körperstoffen näherungsweise konstant ist. Die Breite eines solchen Energieintervalls beträgt bevorzugt zwischen 0,01 keV und 80 keV und kann auch mit der mittleren Energie des Energiekanals variieren, um die in der Regel nicht-lineare Energieabhängigkeit des spektralen Schächungskoeffizienten zu berücksichtigen.Regarding the Image recording method, the object is achieved by The features of claim 1. The invention is based on a computed tomography Method in which detects the transmitted X-ray energy resolved becomes. According to the invention resulting sinogram in groups of quasi-monoenergetic projection images structured, so almost exclusively on X-ray radiation of a common Quantum energy go back. As quasi-monoenergetic radiation with quantum energy is within an energy interval, within the sen the spectral attenuation coefficient of body substances approximately is constant. The width of such an energy interval is preferably between 0.01 keV and 80 keV and can also be used with the medium energy of the Energy channels vary to the generally non-linear energy dependency of the spectral scum coefficients to take into account.
Die Rekonstruktion wird dabei jeweils separat für jede dieser Gruppen quasi-monoenergetischer Projektionsbilder durchgeführt. Auf diese Weise wird erreicht, dass durch die Rekonstruktion nicht mehr der energiegemittelte Schwächungskoeffizient μ(r), sondern direkt ein ortsabhängiger spektraler Schwächungskoeffizient κ(r, E) berechnet wird. Die auf diesem spektralen Schwächungskoeffizienten κ(r, E) beruhenden Tomogramme sind aufgrund des weggefallenen Mittelungsprozesses von Haus aus nicht den oben beschriebenen Artefakten behaftet.The reconstruction is carried out separately for each of these groups of quasi-monoenergetic projection images. In this way, it is achieved that the reconstruction no longer computes the energy-averaged attenuation coefficient μ ( r ) but directly a location-dependent spectral attenuation coefficient κ ( r , E). The tomograms based on this spectral attenuation coefficient κ ( r , E) are inherently not subject to the above-described artifacts due to the omitted averaging process.
Für das Verfahren können vorteilhafterweise die gängigen Rekonstruktionsalgorithmen ohne signifikanten Anpassungsaufwand herangezogen werden. Zumal das Auftreten der oben beschriebenen Mittelungsartefakte von Haus aus vermieden ist, erübrigen sich sie bekannten Korrekturalgorithmen. Zumal mit dem Einsatz dieser Verfahren stets auch eine gewisse Verschlechterung der Datenqualität, insbesondere des Signal-Rausch-Verhältnisses, verbunden war, wird durch das vorliegende Verfahren gegenüber den herkömmlichen Verfahren, die auf solche Korrekturalgorithmen zurückgreifen mussten, bei gleicher Röntgendosis eine Verbesserung der Datenqualität erreicht. Alternativ hierzu kann infolge der verbesserten Aufnahmetechnik eine gleichbleibende Datenqualität schon bei einer geringeren Röntgendosis erzielt werden.For the procedure can advantageously the common ones Reconstruction algorithms without significant adaptation effort be used. Especially as the occurrence of the averaging artifacts described above inherently avoided, unnecessary They themselves known correction algorithms. Especially with the use of this Procedure always also some deterioration of data quality, in particular the signal-to-noise ratio, is connected by the present method against the usual Procedures that rely on such correction algorithms had, with the same x-ray dose achieved an improvement in data quality. Alternatively to this Due to the improved recording technology a consistent data quality can already at a lower x-ray dose be achieved.
Um den Kontrast des Tomogramms zu erhöhen, wird der spektrale Schwächungskoeffizient nach seiner Berechnung wieder über die Energie integriert. Das Ergebnis dieser Integration liefert zwar an sich dieselbe Größe, die auch im Zuge der herkömmli chen Computertomographie ermittelt wird, nämlich den ortsabhängigen energiegemittelten Schwächungskoeffizienten μ(r). Da der Integrationsschritt erfindungsgemäß aber erst nach dem Rekonstruktionsschritt erfolgt, wird diese Größe ohne die herkömmlicherweise vorhandenen Artefakte oder den durch herkömmliche Korrekturverfahren verursachten Qualitätsverlust erhalten.In order to increase the contrast of the tomogram, the spectral attenuation coefficient is again integrated via the energy according to its calculation. The result of this integration provides the same size, which is also determined in the course of conventional computed tomography, namely the location-dependent energy-averaged attenuation coefficient μ ( r ). However, since the integration step according to the invention takes place only after the reconstruction step, this size is obtained without the conventionally present artifacts or the quality loss caused by conventional correction methods.
Um insbesondere den von verschiedenartigem Weichteilgewebe hervorgerufenen Kontrast zu erhöhen, hat sich insbesondere eine mit der negativen dritten Potenz der Energie, d.h. mit E–3, gewichtete Integration des spektralen Schwächungskoeffizienten κ(r, E) als vorteilhaft herausgestellt.In order in particular to increase the contrast caused by different types of soft tissue, in particular a weighted integration with the negative cube of the energy, ie with E -3 , of the spectral attenuation coefficient κ ( r , E) has proven to be advantageous.
Bezüglich des Verfahren zur ortsabhängigen Bestimmung von Stoffkonzentrationen in dem Untersuchungsobjekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 4. Danach wird der orthängige spektrale Schwächungskoeffizient κ(r, E) als Eingangsgröße herangezogen. Die Konzentrationsbestimmung erfolgt, indem an diese Eingangsgröße mittels eines Regressionsalgorithmus eine Modellfunktion angepasst wird, die als feste Parameter die Schwächungsspektren λi(E) der vorgegebenen Stoffe und als freie Parameter die ortsabhängigen Konzentrationen dieser Stoffe enthält.With respect to the method for the location-dependent determination of substance concentrations in the examination subject, the object according to the invention solved by the features of claim 4. Thereafter, the orthogonal spectral attenuation coefficient κ ( r , E) is used as input. The concentration is determined by adapting to this input variable by means of a regression algorithm a model function containing as fixed parameters the attenuation spectra λ i (E) of the given substances and as free parameters the location-dependent concentrations of these substances.
Die Nutzung des spektralen Schwächungskoeffizienten κ(r, E) als Eingangsgröße der Konzentrationsbestimmung ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung der mathematischen Methodik bei der Konzentrationsbestimmung, zumal diese Größe von der komplexen Wechselwirkung der Energiemittelung mit der nachgeschalteten Rekonstruktion, die Ursache der beschriebenen Artefakte ist, frei ist. Vielmehr ermöglicht der Umstand, das der spektrale Schwächungskoeffizient κ(r, E) für jeden Raumvektor r eine Information über die Energieverteilung der Röntgenabschwächung bereitstellt, einen direkten Vergleich dieser Größe mit den charakteristischen Schwächungsspektren dieser Stoffe, die als Materialkonstanten bekannt oder zumindest empirisch einfach bestimmbar sind.The use of the spectral attenuation coefficient κ ( r , E) as the input quantity of the concentration determination makes it possible to considerably simplify the mathematical method for concentration determination, since this variable is free from the complex interaction of the energy averaging with the downstream reconstruction, which is the cause of the described artifacts. Rather, the fact that the spectral attenuation coefficient κ ( r , E) provides information about the energy distribution of the X-ray attenuation for each space vector r enables a direct comparison of this quantity with the characteristic attenuation spectra of these substances, which are known or at least empirically easily determinable as material constants ,
Die Anwendung eines Regressionsverfahrens (auch als "fitting" bezeichnet) stellt dabei eine besonders einfach handzuhabende, insbesondere einfach automatisierbare, und gleichzeitig präzise Möglichkeit zur Durchführung dieses Vergleichs dar. Als fester Parameter der im Rahmen der Regression verwendeten Modellfunktion wird ein Parameter bezeichnet, der bei der Anpassung konstant gehalten wird. Als freier Parameter wird entsprechend ein Parameter bezeichnet, der bei der Anpassung variiert wird. Als Regressionsalgorithmus findet insbesondere der an sich bekannte Levenberg-Marquardt-Algorithmus Verwendung. In besonders einfacher und numerisch stabiler Realisierung des Verfahrens ist die Modellfiktion dabei insbesondere als Linearkombination der Schwächungsspektren λi(E) der zu bestimmenden Stoffe gebildet.The application of a regression method (also referred to as "fitting") thereby represents a particularly easy-to-handle, and at the same time precise, possibility for carrying out this comparison. A fixed parameter of the model function used in the regression is a parameter which is given in FIG the adjustment is kept constant. A free parameter is accordingly a parameter which is varied during the adaptation. The regression algorithm used is, in particular, the Levenberg-Marquardt algorithm known per se. In a particularly simple and numerically stable realization of the method, the model fiction is formed in particular as a linear combination of the attenuation spectra λ i (E) of the substances to be determined.
Die zu bestimmenden Stoffe umfassen in bevorzugter Ausbildung des Verfahrens mindestens ein im Körper vorkommendes Element, insbesondere Wasserstoff, Sauerstoff und/oder Calcium. Die Modellfunktion enthält entsprechend das stoffspezifische (Röntgen-)Schwächungsspektrum λi(E) dieses Elements als festen Parameter.In a preferred embodiment of the method, the substances to be determined comprise at least one element occurring in the body, in particular hydrogen, oxygen and / or calcium. The model function accordingly contains the substance-specific (X-ray) attenuation spectrum λ i (E) of this element as a fixed parameter.
Alternativ oder zusätzlich umfassen die zu bestimmenden Stoffe mindestens einen homogenen Körperstoff, insbesondere Wasser, Fett, Weichteilgewebe oder Knochen, wobei die Modellfunktion das insbesondere empirisch bestimmte Schwächungsspektrum λi(E) dieses Körperstoffs enthält.Alternatively or additionally, the substances to be determined comprise at least one homogeneous body substance, in particular water, fat, soft tissue or bone, wherein the model function contains the particular empirically determined attenuation spectrum λ i (E) of this body substance.
Mit dem spektralen Schwächungskoeffizienten κ(r, E) nutzt das Konzentrationsbestimmungsverfahren die Ausgangsgröße des vorstehend beschriebenen Bildaufnahmeverfahrens und ist hierüber eng mit letzterem verknüpft. Vorzugsweise werden beide Verfahren auch in Kombination miteinander eingesetzt. Dessen ungeachtet kann das Konzentrationsbestimmungsverfahren aber auch unabhängig von dem Bildaufnahmeverfahren verwendet werden, insbesondere um anderweitig erzeugte und bereits beste hende oder generisch erzeugte Datensätze des spektralen Schwächungskoeffizienten κ(r, E) weiterzuverarbeiten.With the spectral attenuation coefficient κ ( r , E), the concentration determination method uses the output of the above-described image pickup method and is closely related thereto. Preferably, both methods are also used in combination with each other. Nevertheless, the concentration determination method can also be used independently of the image recording method, in particular to further process otherwise generated and already existing or generically generated data sets of the spectral attenuation coefficient κ ( r , E).
Bezüglich des Computertomographen wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 9. Der Computertomograph umfasst danach einen (Röntgen-)Detektor, der zur energieaufgelösten Detektion der transmittierten Röntgenstrahlung ausgebildet ist und eine Rekonstruktionseinheit, die dazu ausgebildet ist, durch jeweils separate Verarbeitung quasi-monoenergetischer Gruppen von Projektionsbildern einen ortsabhängigen spektralen Schwächungskoeffizienten κ(r, E) zu berechnen.With regard to the computer tomograph, the above object is achieved according to the invention by the features of claim 9. The computer tomograph then comprises an (X-ray) detector, which is designed for energy-resolved detection of the transmitted X-radiation and a reconstruction unit, which is designed to quasi by separate processing monoenergetic groups of projection images to calculate a location-dependent spectral attenuation coefficient κ ( r , E).
In
einer ersten Variante der Erfindung ist der Detektor als Direktwandler
mit einer energiesensitiven Quantenzählelektronik ausgebildet. In
Hinblick auf die konkrete Realisierung eines solchen Detektors wird
insbesondere auf die
In einer zweiten Variante der Erfindung weist der Detektor mindestens eine Szintillatorschicht mit nachgeschaltetem Photosensor und eine Quantenzählelektronik auf. Der Detektor ist dabei insbesondere mit einer Sandwichanordnung von Szintillatorschichten versehen. Derartige Detektoren werden an sich insbesondere in der PET oder SPECT bereits eingesetzt.In According to a second variant of the invention, the detector comprises at least a scintillator layer with a downstream photosensor and a Quantenzählelektronik on. The detector is in particular with a sandwich arrangement provided by scintillator layers. Such detectors are in particular already used in PET or SPECT.
Bevorzugt ist der Computertomograph gleichzeitig zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Konzentrationsbestimmungsverfahrens ausgebildet. Er umfasst hierzu ein Konzentrationsbestimmungsmodul, in dem der vorstehend beschriebene Regressionsalgorithmus implementiert ist, und dem der von der Rekonstruktionseinheit bestimmte spektrale Schwächungskoeffizient κ(r, E) als Eingangsgröße zugeführt ist.Preferably, the computed tomography device is simultaneously designed to carry out the concentration determination method described above. For this purpose, it comprises a concentration determination module in which the regression algorithm described above is implemented, and to which the spectral attenuation coefficient κ ( r , E) determined by the reconstruction unit is supplied as an input variable.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur in einem schematischen Blockschaltbild einen erfindungsgemäß ausgebildeten Computertomographen.following is an embodiment of Invention explained in more detail with reference to a drawing. In it shows the only one Figure in a schematic block diagram of an inventively designed CT scanners.
Die
Figur zeigt in schematisch grober Vereinfachung einen medizintechnischen
Computertomographen
Die
Röntgenquelle
Die
Rechneranlage
Die
Peripheriegeräte
Im
Betrieb des Computertomographen
Zur
Verbesserung des Kontrastes kann der spektrale Schwächungskoeffizient κ(r,Ei) alternativ nach
der Rekonstruktion gewichtet über
die Quantenenergie E integriert werden, wobei die resultierende Größe
Der
Detektor
Jedes
Detektorelement
Der
Detektor
In
der Rekonstruktionseinheit
Aufgrund
der Verwendung von quasi-mononergetischen Projektionsbildern Pi(d, x, Ei)
als Eingangsgröße liefert
die Rekonstruktionseinheit
Zusätzlich oder
alternativ zu der Anzeige des Tomogramms auf den Peripherigeräten
Hierzu
wird der, wie vorstehend beschrieben, bestimmte spektrale Schwächungskoeffizient κ(r,Ei) als Eingangsgröße für ein Regressionsverfahren
herangezogen, bei dem für
jeden Raumvektor r eine Modellfunktion
F(r, Ei)
an spektralen Schwächungskoeffizienten κ(r,Ei) angepasst
wird. Die Modellfunktion hat die Form
Nach
erfolgreicher Anpassung geben die Linearkoeffizienten c*j(r)
in guter Näherung
die tatsächliche
ortsaufgelöste
Konzentration cj(r) der gesuchten Stoffe wieder:
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DE (1) | DE102006026945B4 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2997900A4 (en) * | 2013-05-15 | 2017-01-04 | Kyoto University | X-ray ct image processing method, x-ray ct image processing program, and x-ray ct image device |
CN108836509A (en) * | 2018-06-26 | 2018-11-20 | 上海联影医疗科技有限公司 | Lesion independent positioning method and system, Medical Devices and computer readable storage medium |
WO2019037977A1 (en) * | 2017-08-23 | 2019-02-28 | Siemens Healthcare Gmbh | Method for providing result data which is suitable for use in planning the irradiation of a patient |
CN110567996A (en) * | 2019-09-19 | 2019-12-13 | 方正 | Transmission imaging detection device and computer tomography system using same |
US11013486B2 (en) | 2017-09-25 | 2021-05-25 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | System and method for locating a target subject |
CN113613561A (en) * | 2019-05-27 | 2021-11-05 | 迪亚特伦德有限公司 | Data processing device and data processing method for processing X-ray detection data, and X-ray inspection device equipped with the same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10212638A1 (en) * | 2002-03-21 | 2003-10-16 | Siemens Ag | Computer tomograph and method for detecting X-rays with a detector unit consisting of a plurality of detectors |
DE10352013A1 (en) * | 2003-11-07 | 2005-06-16 | Siemens Ag | Method and device for the spatially resolved determination of element concentrations in examination objects |
-
2006
- 2006-06-09 DE DE200610026945 patent/DE102006026945B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10212638A1 (en) * | 2002-03-21 | 2003-10-16 | Siemens Ag | Computer tomograph and method for detecting X-rays with a detector unit consisting of a plurality of detectors |
DE10352013A1 (en) * | 2003-11-07 | 2005-06-16 | Siemens Ag | Method and device for the spatially resolved determination of element concentrations in examination objects |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MACOVSKI,A. u.a.: Energy dependent reconstruction in x-ray computerized tomography. In: Comput. Biol. Med. 1976, Vol.6, S.325-336 * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2997900A4 (en) * | 2013-05-15 | 2017-01-04 | Kyoto University | X-ray ct image processing method, x-ray ct image processing program, and x-ray ct image device |
WO2019037977A1 (en) * | 2017-08-23 | 2019-02-28 | Siemens Healthcare Gmbh | Method for providing result data which is suitable for use in planning the irradiation of a patient |
US11844961B2 (en) | 2017-08-23 | 2023-12-19 | Siemens Healthcare Gmbh | Method for providing result data which is suitable for use in planning the irradiation of a patient |
CN111212680A (en) * | 2017-08-23 | 2020-05-29 | 西门子医疗有限公司 | Method for providing result data suitable for use in planning of irradiation of a patient |
US10898727B2 (en) | 2017-08-23 | 2021-01-26 | Siemens Healthcare Gmbh | Method for providing result data which is suitable for use in planning the irradiation of a patient |
CN111212680B (en) * | 2017-08-23 | 2022-04-29 | 西门子医疗有限公司 | Method for providing result data suitable for use in planning of irradiation of a patient |
US11583240B2 (en) | 2017-09-25 | 2023-02-21 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | System and method for locating a target subject |
US11013486B2 (en) | 2017-09-25 | 2021-05-25 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | System and method for locating a target subject |
US11058389B2 (en) | 2017-09-25 | 2021-07-13 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | System and method for locating a target subject |
US11071512B2 (en) | 2017-09-25 | 2021-07-27 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | System and method for locating a target subject |
CN108836509A (en) * | 2018-06-26 | 2018-11-20 | 上海联影医疗科技有限公司 | Lesion independent positioning method and system, Medical Devices and computer readable storage medium |
CN113613561A (en) * | 2019-05-27 | 2021-11-05 | 迪亚特伦德有限公司 | Data processing device and data processing method for processing X-ray detection data, and X-ray inspection device equipped with the same |
CN110567996B (en) * | 2019-09-19 | 2022-09-27 | 方正 | Transmission imaging detection device and computer tomography system using same |
CN110567996A (en) * | 2019-09-19 | 2019-12-13 | 方正 | Transmission imaging detection device and computer tomography system using same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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